Chemisches Element · Referenzseite

20Ca

Calcium

Calcium ist Element 20 (Ca) in Periode 4, Gruppe 2 und im s-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 4s2.

Ordnungszahl20

Standard-Atomgewicht40.078(4)

Gruppe2

Periode4

Blocks

Elektronenkonfiguration[Ar] 4s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Erdalkalimetalle besitzen zwei Valenzelektronen. Der Verlust beider Elektronen führt zum typischen Ion mit der Ladung +2, das in vielen ihrer Verbindungen vorkommt.

Die Konfiguration [Ar] 4s2 muss zusammen mit den Ionisierungsenergien betrachtet werden. Häufige Verbindungen sind Oxide, Carbonate, Sulfate und Halogenide.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Für Calcium ist die Oxidationsstufe +2 charakteristisch. Oxide, Hydroxide, Halogenide, Carbonate und Sulfate gehören zu den typischen Stoffklassen.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Calcium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 1.55 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 115 K (841.9 °C); Siedepunkt: 1 757 K (1 484 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Calcium vorkommt und wofür es verwendet wird

Calcium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Knochen und Zähne, Zement und Kalk eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Knochen und Zähne

Calcium ist in mineralischen oder biologischen Verbindungen an der Struktur von Knochen und Zähnen beteiligt.

Zement

Verbindungen von Calcium sind Bestandteil von Rohstoffen oder Mineralphasen, die bei der Herstellung von Zement und anderen Baustoffen wichtig sind.

Kalk

Im Bereich „Kalk“ wird Calcium in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Biologie

Calcium ist in biologischen Systemen Bestandteil von Molekülen, Enzymen oder Ionenhaushalten. Entscheidend ist dabei die konkrete chemische Form, nicht das freie Element.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Calcium steht in Periode 4, Gruppe 2 und im s-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Magnesium, Kalium; rechts davon Scandium, Rubidium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationErdalkalimetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 8 · 2

Dichte1.55 g/cm³

Schmelzpunkt1 115 K (841.9 °C)

Siedepunkt1 757 K (1 484 °C)

Pauling-Elektronegativität1

Erste Ionisierungsenergie589.8 kJ/mol

Elektronenaffinität2.37 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Calcium wird mit Humphry Davy verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 40.078(4). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Calcium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Calcium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.